活性部位マッピング

問い合わせ

酵素の活性部位を正確に特定することは、その触媒機構、基質特異性、およびエンジニアリングの可能性を理解する上で極めて重要です。Creative Enzymesでは、Active Site Mappingサービスを通じて、酵素活性部位の分子構造、重要残基、機能的ダイナミクスに関する包括的な知見を提供します。先進的な実験技術と計算技術を組み合わせることで、重要な残基の特定、結合ポケットの明確化、阻害剤・基質・エンジニアリング酵素の合理的設計を支援します。

酵素活性部位を研究する理由

酵素の活性部位は、基質が結合し反応が起こる中心点です。活性部位の構造や機能残基の知識は、反応機構の解明、基質適合性の予測、標的モジュレーターの設計に不可欠です。従来の変異導入や速度論的アッセイに加え、最新の分光法や計算手法を統合することで、活性部位内の重要な相互作用をかつてない解像度で特定できます。活性部位マッピングは、バイオカタリシス、創薬、タンパク質工学の基盤となるツールです。

Enzyme active site and its role in drug discovery 図1. 酵素機能に重要な遠位部位。A、活性中心と連動する遠位ホットスポット。B、TEM-1活性部位から離れた機能的変異。（Yu et al., 2022）

当社のサービス内容

サービスワークフロー

Workflow of enzyme active site mapping service

サービス詳細

Creative Enzymesは、実験、計算、分析アプローチを網羅した徹底的かつカスタマイズ可能なActive Site Mappingサービスを提供します。

サービス	詳細
実験的特性評価	部位特異的変異導入：アミノ酸を系統的に置換し、触媒作用や基質結合への寄与を評価。速度論的プロファイリング：野生型および変異酵素の活性変化を測定し、機能残基を特定。化学標識・フットプリンティング：共有結合プローブや反応性基質を用いて、活性部位内のアクセス可能な残基を同定。分光法技術：UV-Vis、蛍光、CD、NMRなどによる活性部位での立体構造変化や相互作用の検出。阻害剤結合試験：既知またはカスタム設計阻害剤を用いた機能部位の検証。
計算的マッピング	分子ドッキング：基質や阻害剤の結合シミュレーションにより、重要残基や相互作用ホットスポットを特定。分子動力学シミュレーション：酵素の柔軟性、基質配向、活性部位内の動的相互作用を解析。構造モデリング・可視化：高解像度の三次元マッピングによる直感的な解釈と設計指針の提供。
統合解析・レポーティング	実験結果と計算結果の包括的な相関解析。触媒残基、基質結合ポケット、重要な構造モチーフの特定。酵素工学や創薬など下流応用のための活性部位特徴の視覚的・定量的提示。

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当社サービスの強み

専門知識

酵素学、構造生物学、計算モデリングにおける数十年の経験。

包括的アプローチ

実験と計算手法の統合により、堅牢かつ信頼性の高いマッピングを実現。

カスタマイズ対応

酵素タイプ、クライアントの目的、希望解像度に合わせたプロジェクト設計。

最先端技術

最新鋭の機器、高性能計算、先進ソフトウェアツールの活用。

実用的インサイト

酵素工学、阻害剤設計、基質最適化のための明確な指針を提供。

機密保持・コンプライアンス

データセキュリティおよび規制基準の厳格な遵守。

代表的な事例紹介

ケース1：創薬のためのヒトプロテインチロシンホスファターゼ活性部位マッピング

クライアントの課題：

製薬会社が、がんに関与するPTPの選択的阻害剤を開発中でしたが、リード化合物が複数のホスファターゼを阻害し、オフターゲット効果が生じていました。酵素活性部位の正確な知識がないため、選択性の最適化が困難でした。

ソリューション：

共有結合プローブ、部位特異的変異導入、分子ドッキングを組み合わせて活性部位マッピングを実施。基質結合や触媒に寄与する重要残基を特定し、ホモログPTP間の微妙な構造差異も明らかにし、選択的阻害剤設計に活用しました。

成果：

基質特異性を決定する3つの重要残基を特定。
標的PTPに対し、5倍の選択性を持つ新規阻害剤の合成を指導。
リード最適化の効率化とオフターゲット毒性の低減を実現。

ケース2：細菌グリコシルトランスフェラーゼのアクセプター部位マッピング

クライアントの課題：

バイオテクノロジー企業が、医薬品用途の小分子を対象とした酵素的グリコシル化プロセスを開発中でしたが、細菌グリコシルトランスフェラーゼが複数のアクセプター基質に対して非特異的に作用し、混合生成物が生じていました。レジオ選択性の最適化には、アクセプター結合残基の詳細な知識が必要でした。

ソリューション：

部位特異的変異導入、分子ドッキング、速度論解析を組み合わせ、アクセプター結合ポケット内の残基を系統的に解析。「ゲートキーパー」残基を特定し、基質配向と特異性を制御することを明らかにしました。変異体は酵素アッセイで予測効果を検証しました。

成果：

単一レジオ異性体生成物を90%以上の収率で生産する変異体を開発。
副反応を低減し、下流精製を改善。
次世代グリコシルトランスフェラーゼ変異体の合理的設計を可能にする構造的知見を提供。

よくあるご質問

Q: 貴社の活性部位マッピングサービスで解析可能な酵素はどのようなものですか？

A: ヒドロラーゼ、オキシドレダクターゼ、トランスフェラーゼ、リアーゼ、リガーゼなど、天然型およびエンジニアリング型の幅広い酵素に対応可能です。
Q: 活性部位マッピングには通常どのくらいの期間がかかりますか？

A: 酵素の複雑さやプロジェクトの範囲により異なりますが、通常6～10週間です。お急ぎの場合は迅速対応も可能です。
Q: 精製酵素は必要ですか？

A: はい、活性が確認された精製酵素が推奨されます。必要に応じて酵素精製サービスも提供可能です。
Q: 貴社の結果は創薬や阻害剤設計に活用できますか？

A: もちろんです。機能残基や結合ポケットの特定により、合理的な阻害剤設計や構造指向型創薬が可能となります。
Q: どのような成果物が含まれますか？

A: 詳細なレポート、活性部位の3D可視化、実験データ（生データ・解析済み）、計算モデル、実用的な提案をお渡しします。
Q: フォローアップのコンサルテーションはありますか？

A: はい、結果の解釈、次の実験計画、酵素工学や治療開発への応用についてもサポートいたします。

参考文献：

Hong SH, Xi SY, Johns AC, et al. Mapping the chemical space of active‐site targeted covalent ligands for protein tyrosine phosphatases. ChemBioChem. 2023;24(10):e202200706. doi:10.1002/cbic.202200706
Variot C, Capule D, Arolli X, et al. Mapping roles of active site residues in the acceptor site of the PA3944 Gcn5‐related N ‐acetyltransferase enzyme. Protein Science. 2023;32(8):e4725. doi:10.1002/pro.4725
Yu H, Ma S, Li Y, Dalby PA. Hot spots-making directed evolution easier. Biotechnology Advances. 2022;56:107926. doi:10.1016/j.biotechadv.2022.107926

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